CN1624541A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种半反射半透射型液晶显示装置，具有：保持相对设置的阵列基板AR和反向基板CT之间的液晶层LQ的液晶显示面板LPN；设计在上述阵列基板AR的保持上述液晶层LQ的面的反面上的第一偏振光控制元件POL1；设计在上述反向基板的保持上述液晶层LQ的面的反面上的第二偏振光控制元件POL2。第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2控制通过它们的光的偏振状态，使具有椭圆偏振光偏振状态的光入射到上述液晶层中。对于上述液晶显示面板沿着主视角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率比沿着反主视角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，特别是涉及在一个像素内具有利用外界光显示图象的反射部和利用背景光显示图象的透射部的半反射半透射型液晶显示装置。
半反射半透射型液晶显示装置在一个像素内具有带反射电极的反射部和带透射电极的透射部。这样的半反射半透射型液晶显示装置在黑暗场所，具有利用像素内的透射部选择透射背景光显示图象的透射型液晶显示装置的功能。而且，这样的半反射半透射型液晶显示装置在明亮场所，具有利用像素内的反射部选择反射外界光显示图象的透反射型液晶显示装置的功能。这样，能够大幅度降低电力消耗。
半反射半透射型液晶显示装置在构成液晶显示面板的阵列基板和反向基板外面分别具有控制光的偏振状态的偏振光控制元件。这些偏振光控制元件是圆偏光板，组合偏光板和两种相位差板(对于所定波长的光在寻常光线和非寻常光线之间产生1/2波长相位差的1/2波长板和对于所定波长的光在寻常光线和非寻常光线之间产生1/4波长相位差的1/4波长板)构成。即，偏振光控制元件控制成使入射到液晶层的所定波长光的偏振状态变成圆偏振光(例如参见平01-270024号日本专利公报)。
这样结构的半反射半透射型液晶显示装置可以用于各种用途，但是由于它的特性作为手机的显示装置的用途最大。考虑到在手机上的用途，从实际使用的观点看强烈希望改善透射显示时的视场角特性。
例如，在各个偏振光控制元件包括上述两种相位差板所构成的半反射半透射型液晶显示装置中，存在视场角狭窄的问题，它的视场角只有30°(CR(对比度)＝10)。特别是希望提高视线从液晶显示面板的法线方向向画面上侧或者下侧倾斜观察情况下的视场角特性。
发明目的
本发明就是鉴于上述问题提出的，其目的是提供一种液晶显示装置，实现薄型化和低成本，且光学特性良好。
根据本发明的第一个实施例的液晶显示装置是排列成阵列状的多个像素分别具有反射部和透射部的液晶显示装置，具有：保持相对设置的第一基板和第二基板之间的液晶层的液晶显示面板；设计在上述第一基板的保持上述液晶层的面的反面上的第一偏振光控制元件；设计在上述第二基板的保持上述液晶层的面的反面上的第二偏振光控制元件；上述第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件使具有椭圆偏振光偏振状态的光入射到上述液晶层中，控制通过它们的光的偏振状态，而且其特征是对于上述液晶显示面板沿着主视角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率比沿着反主视角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大。
根据本发明的第二个实施例的液晶显示装置是排列成阵列状的多个像素分别具有反射部和透射部的液晶显示装置，具有：保持相对设置的第一基板和第二基板之间的液晶层的液晶显示面板；设计在上述第一基板的保持上述液晶层的面的反面上的第一偏振光控制元件；设计在上述第二基板的保持上述液晶层的面的反面上的第二偏振光控制元件；上述第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件使具有椭圆偏振光偏振状态的光入射到上述液晶层中，控制通过它们的光的偏振状态，而且其特征是对于上述液晶显示面板沿着主视角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率为0.45以上。
本发明的其他目的和优点将在说明书后面进行描述，而且部分通过说明可以明显看出或者通过实施本发明得知。本发明的目的和优点通过后面特别提出的装置或者结合可以实现或者获得。
附图简要说明
说明书附图包括在本说明书中并构成说明书的一部分，它们示出了本发明的最佳实施例，结合上面的概括描述和下面对最佳实施例的详细描述，可以解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明的一个实施例的液晶显示装置结构的简要图；
图2是简要示出图1所示的液晶显示装置的截面构造图；
图3是示出图2所示的液晶显示装置中液晶分子的导向耦极子、第一偏光板和第二偏光板的吸收轴及第一相位差板和第二相位差板的相位延迟轴的设置关系的说明图；
图4是说明对比度与视场角的依赖关系的图；
图5是说明理想的椭圆率分布的一个例子的图；
图6是示出根据第一实施例的液晶显示装置的结构的简要图；
图7是示出适用于第一实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的一个例子的图；
图8示出比较例和第一实施例中光学特性的比较结果的图；
图9示出比较例1的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图10示出第一实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图11示出比较例1的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图；
图12示出第一实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性的图；
图13是示出根据第二实施例的液晶显示装置的结构的简要图；
图14是示出适用于第二实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的一个例子的图；
图15示出第二实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图16示出第二实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图；
图17是示出根据第三实施例的液晶显示装置的结构的简要图；
图18是示出适用于第三实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的一个例子的图；
图19示出第三实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图；
图20示出第三实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图21示出第三实施例的液晶显示装置中使对比度与视场角的依赖特性最适合状态的特性图；
图22是示出根据第四实施例的液晶显示装置的结构的简要图；
图23是示出适用于第四实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的一个例子的图；
图24示出第四实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图；
图25示出第四实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图26示出第四实施例的液晶显示装置中使对比度与视场角的依赖特性最适合状态的特性图；
图27是示出适用于第四实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的另一个例子的图；
图28是示出根据第五实施例的液晶显示装置的结构的简要图；
图29是示出第五实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图30示出第五实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图；
图31是示出适用于第六实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的一个例子的图；
图32是示出比较例2与第六实施例中光学特性比较结果的图；
图33是示出第六实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图34示出第六实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图；
图35是示出适用于第七实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的一个例子的图；
图36是示出比较例3与第七实施例中光学特性比较结果的图；
图37是示出第七实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图38示出第七实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图；
图39是示出适用于第八实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的一个例子的图；
图40是示出比较例4与第八实施例中光学特性比较结果的图；
图41是示出第八实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图42示出第八实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图；
图43是示出适用于第九实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的一个例子的图；
图44是示出比较例5与第九实施例中光学特性比较结果的图；
图45是示出第九实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图46示出第九实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图；
图47是示出根据第十实施例的液晶显示装置的结构的简要图；
图48是示出适用于第十实施例的第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件中吸收轴和相位延迟轴对X轴所成角度及第一相位差板和第二相位差板的延迟值的一个例子的图；
图49是示出比较例6与第十实施例中光学特性比较结果的图；
图50是示出第十实施例的液晶显示装置中椭圆率相对于与法线所成角度θ分布的一个例子的图；
图51示出第十实施例的液晶显示装置中对比度与视场角的依赖特性图。
实施例
下面，参照附图说明根据本发明的一个实施例的液晶显示装置。
如图1和2所示，液晶显示装置是有源阵列型半反射半透射型彩色液晶显示装置具有液晶显示面板LPN。该液晶显示面板LPN构成为具有：阵列基板(第一基板)AR、与阵列基板AR相对设置的反向基板(第二基板)CT、保持在所述阵列基板AR和反向基板CT之间的液晶层LQ。
而且，所述液晶显示装置具有：第一偏振光控制元件POL1，设计在与阵列基板AR的保持液晶层LQ的面相反的面上；和第二偏振光控制元件POL2，设计在与反向基板CT的保持液晶层LQ的面相反的面上。而且，所述液晶显示装置具有从第一偏振光控制元件POL1一侧照明液晶显示面板LPN的背景光单元BL。
这样的液晶显示装置在显示图象的显示领域DSP中具有多个像素PX，排列成m×n个阵列形状。各个像素PX具有通过选择反射外界光显示图象(反射显示)的反射部PR和通过选择透射来自背景光单元BL的背景光显示图象(透射显示)的透射部PT。
阵列基板AR使用玻璃或者石英等具有透光性的绝缘性基板10形成。即，所述阵列基板AR在显示领域DSP内具有：每个像素中设置的m×n个像素电极EP、分别沿着这些像素电极EP的行方向形成的n根扫描线Y(Y1-Yn)、分别沿着这些像素电极EP的列方向形成的m根信号线(X1-Xm)、在各个像素PX内扫描线Y和信号线X交叉位置附近设置的m×n个开关元件W(例如薄膜晶体管)、及辅助电容AY等，其中构成液晶电容CLC和并列的辅助电容CS，与像素电极EP的电容结合。
阵列基板AR进一步在显示领域DSP的周边的驱动电路领域DCT中至少部分具有连接到n根扫描线Y的扫描线驱动器YD、连接到m根扫描线X的信号线驱动器XD。扫描线驱动器YD根据控制器CNT的控制顺次将扫描信号(驱动信号)供给n根扫描线Y。而且，信号线驱动器XD根据控制器CNT的控制，各行的开关元件W根据扫描信号导通定时，将显像信号(驱动信号)供给m根扫描线X。这样，各行的像素电极EP分别设定成与通过对应的开关元件W供给的显像信号对应的像素电位。
各个开关元件W是N通道薄膜晶体管，具有设置在绝缘基板10上的聚硅酮半导体层12。聚硅酮半导体层12夹持通道领域12C，在两侧分别具有源极领域12S和漏极领域12D。该聚硅酮半导体层12被门电路绝缘膜14覆盖。
开关元件W的基极WG连接到一根扫描线Y上(或者与扫描线Y一体形成)，扫描线Y和辅助电容线AY一起设置在门电路绝缘膜14上。所述基极WG、扫描线Y、和辅助电容线AY被层间绝缘膜16覆盖。
开关元件W的源极WS和漏极WD设置在层间绝缘膜16上，在基极WG的两侧。源极WS连接到一个像素电极EP上，同时与聚硅酮半导体层12的源极领域12S接触。漏极WD连接到一根信号线X上(或者与信号线X一体形成)，同时与聚硅酮半导体层12的漏极领域12D接触。所述源极WS、漏极WD以及信号线X被有机绝缘膜18覆盖。
像素电极EP具有对应反射部PR设计的反射电极EPR和对应透射部PT设计的透射电极EPT。反射电极EPR设置在有机绝缘膜18上，与源极WS电连接。所述反射电极EPR通过铝等具有光反射特性的金属膜形成。透射电极EPT设置在层间绝缘膜16上，与反射电极EPR电连接。所述透射电极EPT通过铟锑氧化物(ITO)等具有透光特性的金属膜形成。对应于所有像素PX的像素电极EP被定向膜20覆盖。
一方面，反向基板CT使用玻璃或者石英板等具有透光特性的绝缘基板30形成。即，所述反向基板CT在显示领域DSP内具有：划分各个像素PX的黑色阵列32、由黑色阵列32包围的各个像素内设置的彩色滤光片34和单一的反向电极ET等。
黑色阵列32设置成与设计在阵列基板AR上的扫描线Y和信号线X等的设置部相对。黑色阵列34通过分别着互不相同的多种颜色的着色树脂形成，例如分别着称为红色、青色和绿色的三原色。着红色的树脂、着青色的树脂和着绿色的树脂分别对应于红色像素、青色像素和绿色像素设置。
而且，滤光片34最好形成为在反射部PR和透射部PT的光学浓度不同。即，反射部PR中有助于显示的外界光两次通过滤光片34，与此相反，透射部PT中有助于显示的背景光只通过滤光片34一次。因此，为了调整反射部PR和透射部PT的色调，最好设置在反射部PR上的着色树脂的光学浓度是设置在透射部PT上的着色树脂的一半水平。
反射电极ET设置成与带有像素PX的像素电极EP相对。所述反向电极ET通过铟锑氧化物(ITO)等具有透光特性的金属膜形成。而且，所述反向电极ET被定向膜36覆盖。
与如上所述反向基板CT和如上所述阵列基板AR分别与定向膜20和36相对设置时，设置在两者之间的图中未示出的绝缘体形成所定间隙。即，反射部PR上形成有大致为透射部PT的一半的间隙。在本实施例中，设定反射部PR的间隙大约是2.8μm，透射部PT的间隙大约为4.8μm。
液晶层LQ由包括封入间隙内的液晶分子40的液晶组成物构成，所述间隙在所述阵列基板AR的定向膜20和反向基板CT的定向膜36之间形成。在本实施例中，液晶组成物适合于使用MJ012166(迈路克公司制造，Δn＝0.061)，液晶分子40的扭转角为0度。
第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2抑制通过它们的光的偏振状态。即，第一偏振光控制元件POL1控制通过自身的光的偏振状态，使具有椭圆偏振态的光入射到液晶层LQ中。因此，入射到第一偏振光控制元件POL1的背景光的偏振状态在通过第一偏振光控制元件POL1时变成椭圆偏振光。然后，从第一偏振光控制元件POL1出射的背景光保持椭圆偏振光状态入射到液晶层LQ。
而且，第二偏振光控制元件POL2同样控制通过自身的光的偏振状态，使具有椭圆偏振态的光入射到液晶层LQ中。因此，入射到第二偏振光控制元件POL2的外界光的偏振状态在通过第二偏振光控制元件POL2时变成椭圆偏振光。然后，从第二偏振光控制元件POL2出射的外界光保持椭圆偏振光状态入射到液晶层LQ。
第一偏振光控制元件POL1由至少一个第一偏光板51和至少一个第一相位差板52构成。而且，第二偏振光控制元件POL2由至少一个第二偏光板61和至少一个第二相位差板62构成。所述第一相位差板52和第二相位差板62对于所定波长的光，使寻常光和非寻常光之间产生1/4波长相位差，称为1/4波长板。
适用于这里的偏光板在与光行进方向垂直的平面内具有互相垂直的吸收轴和透射轴。这样的偏光板从振动面方向随机的光中取出振动面在与透射轴平行的一个方向上的光，即取出具有线偏振状态的偏振光。
而且，适用于这里的相位差板具有互相垂直的相位延迟轴和同相轴。在讨论复折射率时，相位延迟轴对应于相对折射率大的轴，同相轴对应于相对折射率小的轴。相位延迟轴与寻常光线的振动面一致。同相轴与非寻常光线的振动面一致。如果寻常光线和非寻常光线的折射率分别为no和ne，沿着各个光线的行进方向的相位差板的厚度为d时，相位差板的延迟值Δn·d(nm)用(ne·d-no·d)定义(即，Δn·＝ne-no)。
在下面的说明中，对于偏光板51和61通过吸收轴51和61分别特别设定，而且。对于相位差板52和62通过相位延迟轴52D和62D分别特别设定。
即，如图3所示，根据该实施例的液晶显示装置中，为了方便，从反向基板一侧观察时，在平行于阵列基板AR(或者反向基板CT)的主面的平面内，定义互相垂直的X轴和Y轴。其中，X轴对应于图象的水平方向，Y轴对应于图象的垂直方向。而且，X轴的正(+)方向(0度方位)对应于图象的右侧，X轴的负(-)方向(180度方位)对应于图象的左侧。而且，Y轴的正(+)方向(90度方位)对应于图象的上侧，Y轴的负(-)方向(270度方位)对应于图象的下侧。
而且，在液晶层LQ由含有同向定向的液晶分子40的液晶组成物构成情况下，在X-Y平面内，液晶分子40的导向耦极子(液晶分子的长轴方向)40D设定为与Y轴平行。而且，在以X轴为基准情况下(X轴上的正方向为0度方位情况下)，导向耦极子40D相当于270度方位。
即，如图4所示，在包含液晶显示面板的法线Z和Y轴的Y-Z平面内，以法线Z为基准，向Y轴的正(+)方向倒时与法线Z所成角度θ度为正(+)，以法线Z为基准，向Y轴的负(-)方向倒时与法线Z所成角度θ度为负(-)时，液晶分子40的导向耦极子40D与法线Z所成角度θ在负值范围内。其中，液晶分子40的导线耦极子40D存在范围内，即从0度到90度范围内为主视角方向(图象下侧)，液晶分子40的导向耦极子40D不存在的范围内，即θ从0度到+270度范围内为反主视角方向(图象上侧)。
而且，此时，第二偏光板61设置成它的吸收轴61T与X轴之间成角度A(度)。第二相位差板62设置成它的相位延迟轴62D与X轴之间成角度B(度)。第一偏光板51设置成它的吸收轴51T与X轴之间成角度C(度)。第一相位差板52设置成它的相位延迟轴52D与X轴之间成角度D(度)。
其中，参照图4说明产生对比度与视场角依赖性的机理。
即，在视线从平行于液晶显示面板的法线Z的方向向主视角方向倾倒进行观察时，液晶分子40的Δn变小。因此，在主视场角方向观察情况下的液晶层的延迟值Δn·d(液晶层的Δn与单元间隙d的乘积)比从法线Z方向观察情况下的值小。这样，在视线从液晶显示面板的法线Z方向向主视角方向倾倒时可以看到白色(特别是色调)亮度急剧下降的现象。
而且，在反主视场角方向观察情况下的液晶层的延迟值比从法线Z方向观察情况下的值大。这样，在视线从液晶显示面板的法线Z方向向反主视角方向倾倒时可以看到黑色亮度急剧增强的现象。
这样使视场角在θ角度范围内在上下方向上变化时，通过示出上下方向的延迟值Δn·d的不同变化，表现出显示性能不同的现象。特别是，在手机中的用途中，强烈希望改善主视场角方向对于白光亮度降低的情况。与此相反，在图象的左右方向上视场角变化时延迟值Δn·d左右对称变化，而且它的变化率不大，不是特别希望改善的。
为了扩大在图象的上下方向上的视场角，必须光学补偿上下方向急剧变化的液晶层的延迟值Δn·d。即，在延迟值Δn·d逐渐变小的主视场角方向上，必须用椭圆率(＝短轴方向的振幅/长轴方向的振幅)大的偏振状态(近似为圆偏振光的偏振状态)光进行光学补偿。相反，在延迟值Δn·d逐渐变大的反主视场角方向上，必须用椭圆率小的偏振状态(近似为线偏振光的偏振状态)光进行光学补偿。换句话说，通过使相对于液晶显示面板在主视场角方向上入射的椭圆偏振光的椭圆率比沿着反主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大，进行光学补偿，能够原理上改善对视场角的依赖特性。
即，以液晶分子40的导向耦极子40D为基准，通过调整第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2的设置，能够抑制椭圆偏振光的椭圆率。因此，通过使第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2至少一方最适当，能够形成具有所希望的椭圆率的偏振状态。
更具体地说，作为实现上述光学补偿的一种手段，例如把构成各个偏振光控制元件的偏光板的吸收轴和相位差板的相位延迟轴所成锐角角度设定在25度以上70度以下范围内。通过这样使之最适当，设定为入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光的椭圆率在主视场角方向相对大，而且在反主视场角方向相对小。这样，能够显著扩大图象的视场角。而且，偏光板的吸收轴和相位差板的相位延迟轴所成锐角设定在上述范围内，使对于彩色显示所使用的整个波长范围，例如450nm至650nm波长范围内的光，能够形成所定范围的椭圆率的偏振状态，能够利用椭圆率大致相同的椭圆偏振光。这样，能够防止由于相位差板中延迟值对波长的依赖特性使光学特性变坏。
此时，理想地是希望通过各个偏振光控制元件形成如图5所示的椭圆率分布。即，主视场角方向上和反主视场角方向上椭圆率的分布以法线N为基准(θ＝0度)时，希望主视场角方向和反主视场角方向不对称。即，在椭圆率分布中，对于绝对值相同的角度θ，大概沿着主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率与沿着反主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率不同。而且，所述椭圆率分布中，对于绝对值相同的角度θ，希望设定成沿着主视场角方向的椭圆率大概比沿着反主视场角方向的椭圆率大。这样，能够对于图象的上侧和下侧有效地光学补偿液晶层的延迟值Δn·d，能够提高视场角特性。
而且，在上述椭圆率分布中，希望主视场角方向上椭圆率具有最大值。即，希望液晶分子40的导向耦极子40D所在的主视场角方向上，形成比法线方向(正面)的椭圆率更接近圆偏振光的大椭圆率偏振状态。即，希望在相对于延迟值Δn·d最小的导向耦极子40D方向所成角度θ附近，椭圆率最大。这样，能够进一步提高图象的视场角特性。
特别是，为了扩大图象下侧的视场角，至少主视场角方向的θ在0度至80度的范围内，最好是在主视场角方向的整个区域(θ从0度到90度的范围内)，希望通过椭圆率在0.45以上的椭圆偏振光进行光学补偿。如果是具有这样水平的椭圆率的椭圆偏振光，能够有效补偿液晶层的延迟值，特别是能够充分改善透射显示中主视场角方向的对比度对视场角的依赖性。
下面，根据图2详细说明根据显示模式为标准白光模式的半反射半透射型液晶显示装置的反射显示和透射显示操作。
首先，通过反射部PR中的液晶层LQ的光在液晶层LQ中没有产生电位差的状态，即没有施加电压时，以如下方式工作。即，从反向基板CT一侧入射的外界光通过第二偏振光控制元件POL2，例如变换为顺时针方向的椭圆偏振光的偏振状态之后，通过反向基板CT入射到液晶层LQ。该椭圆偏振光通过液晶层LQ时产生π/2相位差，之后到达反射电极EPR。通过反射电极EPR反射后的反射光此时产生π相位差，再次通过液晶层LQ时产生π/2相位差。即，往复通过液晶层LQ的椭圆偏振光产生2π相位差。因此，被反射部PR反射的反射光保持顺时针方向的椭圆偏振光偏振状态通过反向基板CT。该椭圆偏振光可以通过第二偏振光控制元件POL2，因此有助于彩色滤光片34的颜色显示，即明亮地单色显示。
一方面，通过反射部PR中的液晶层LQ的光在液晶层LQ上产生电位差的状态，即施加电压时，以如下方式工作。即，与没有施加电压时相同，从反向基板CT一侧入射的外界光通过第二偏振光控制元件POL2，例如变换为顺时针方向的椭圆偏振光的偏振状态之后，通过反向基板CT入射到液晶层LQ。该椭圆偏振光通过施加电压的液晶层LQ残留的延迟值为0情况下，由于通过液晶层LQ时相位差不受影响，保持原来的偏振状态到达反射电极EPR。通过反射电极EPR反射后的反射光与上述相同，此时产生π相位差，虽然再次通过液晶层LQ，但是由于相位差不受影响，往复通过液晶层LQ的椭圆偏振光产生π相位差。即，被反射部PR反射的反射光变换成反时针方向的椭圆偏振光偏振状态通过反向基板CT。该椭圆偏振光不通过第二偏振光控制元件POL2，因此是暗显示，即显示黑色。
而且，在液晶层LQ上施加电压情况下，基板界面的液晶分子由于定向限制力(非卷曲)没有完全立起，施加电压时液晶层LQ的残留延迟值不为0，通常具有几那米至几十那米水平的残留延迟值。此时，构成第二偏振光控制元件POL2的第二相位差板62的延迟值小于液晶层LQ的残留延迟值的十分之一，到达反射电极EPR的光的偏振状态与液晶层LQ的残留延迟值为0时相同，通过与上述相同的机理进行黑色显示。
这样，反射部PR选择反射外界光显示图象。
通过透射部PT中的液晶层LQ的光在没有施加电压时，以如下方式工作。即，从背景光单元BL出射的背景光通过第一偏振光控制元件POL1，例如变换为反时针方向的椭圆偏振光的偏振状态，通过阵列基板AR入射到液晶层LQ。该椭圆偏振光通过大约为反射部PR的间隙的2倍的透射部中的液晶层LQ时产生π相位差。即，透过透射部PT的透射光变换成顺时针方向的椭圆偏振光偏振状态，通过反向基板CT。该椭圆偏振光可以通过第二偏振光控制元件POL2，因此有助于彩色滤光片34的颜色显示，即明亮地单色显示。
一方面，通过透射部PT中的液晶层LQ的光在施加电压时，以如下方式工作。即，与没有施加电压时相同，从阵列基板AR一侧入射的背景光通过第一偏振光控制元件POL1，例如变换为反时针方向的椭圆偏振光的偏振状态，通过阵列基板AR入射到液晶层LQ。该椭圆偏振光例如在施加电压时液晶层LQ的残留延迟值为0情况下通过液晶层LQ时相位差不受影响，保持原来的偏振状态通过反向基板CT。该椭圆偏振光不通过第二偏振光控制元件POL2。因此变成暗显示，即黑色显示。
这样，透射部PT选择透过背景光，显示图象。
(第一实施例)
首先，说明第一实施例。根据第一实施例的半反射半透射型液晶显示装置中，如图6所示，设计在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧的第一偏振光控制元件POL1由一个第一偏光板51、一个第一相位差板(单轴1/4波长板)52构成。而且，设计在液晶显示面板LPN的反向基板一侧的第二偏振光控制元件POL2由一个第二偏光板61、一个第二相位差板(单轴1/4波长板)62构成。
而且，液晶显示面板LPN中构成液晶层的液晶组成物和透射部及反射部间隙如上所述。
在该第一实施例中，使第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2最适当，偏光板的吸收轴与相位差板的延迟轴所成锐角设定在25度以上70度以下范围内。即，如图7所示，所成角度A为0度，所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的延迟轴62D所成锐角θ2为36度。而且，所成角度C为98度，所成角度D为150.5度。因此，第一偏光板51的吸收轴51T与第一相位差板52的延迟轴52D所成锐角θ1为52.5度。而且，第一相位差板52对于波长550nm光的延迟值(R值)为150nm。而且，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R值)为145nm。
所成的这些角度A至D及第一相位差板和第二相位差板的延迟值，通过液晶显示面板LPN的像素电极EP和反向电极ET之间没有产生电位差、没有施加电压时的延迟值和在像素电极EP和反向电极ET之间产生电位差、施加电压时的残留延迟值变化，因此不只限于如图7所示的值。
测定根据如上所述结构的第一实施例的液晶显示装置的光学特性。而且，在液晶显示面板的两个外面上具有通过一个偏光板和2种相位差板(1/2波长板和1/4波长板)构成的偏振光控制元件的半反射半透射型液晶显示装置与比较例1比较，据此测定相同的光学特性。
如图8所示，比较例1构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.88，而且对于450nm至650nm波长范围内获得大致相同的椭圆率。第一实施例构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.75，而且对于450nm至650nm波长范围内获得大致相同的椭圆率。
所述比较例1和第一实施例由于各自的反射部，光学特性如下所述。即，在比较例1中，由于反射部产生的反射率为7％，与此相对应，在第一实施例中获得大致与比较例1相同的反射率，为6.98％。而且，这里测定的反射率与被反射部反射的反射光强度对于从液晶显示装置的反向基板一侧入射的白色外界光(入射光)的强度的比例相当，使用米那路特公司制造的反射率计CM-508D测定。入射光是从与反向基板大致垂直方向(反向基板的法线方向)入射的扩散光。反射光的强度用设置在从反向基板的法线倾斜8度位置的检测器测定。
而且，比较例1中，由于反射部产生的对比度是25，与此相对应，在第一实施例中，对比度在允许范围以内，为15。而且，比较例1中，利用反射部显示的图象白色色调在色度坐标中为(0.319，0.339)，与此相反，在第一实施例中，白色的色调在色度坐标中为(0.321，0.341)，能够实现与比较例1大致相同的白色色调。
一方面，通过所述比较例1和第一实施例各自的透射部的光学特性如下所述。即，在比较例1中，通过透射部的透过率为4.4％，与此相对应，在第一实施例中，获得大致与比较例1相同的透过率，为4.4％。而且，这里测量的透过率与被透射部透射的透射光强度对于从液晶显示装置的阵列基板一侧入射的白色背景光(入射光)的强度的比例相当，使用特普肯公司制造的透射率计BM-5A测定。入射光是从与阵列基板大致垂直方向(阵列基板的法线方向)入射的扩散光。透射光的强度用设置在从反向基板的法线倾斜8度位置的检测器测定。
而且，比较例1中，透射部产生的对比度是136，与此相对应，在第一实施例中，对比度在允许范围以内，为113。而且，这里对反射部和透射部测定的对比度是在暗室内使用特普肯公司制造的测定器械BM-5A进行测定。
而且，比较例1中，利用透射部显示的图象白色色调在色度坐标中为(0.303，0.327)，与此相对应，在第一实施例中，白色的色调在色度坐标中为(0.310，0.330)，能够实现与比较例1大致相同的白色色调。而且，对于反射部和透射部的色调是与上述利用各个测量器械进行测量同步侧得的色度坐标值。
在本实施例中，透射部的光学特性改善特别重视透射部中对比度对视场角的依赖性的改善。
图9和图10分别示出根据比较例1和实施例1的液晶显示装置的主视场角方向和反视场角方向上椭圆率分布的模拟结果图。比较所述图9和图10可以看出，在第一实施例中，能够增大图象的下侧即主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，能够形成在整个主视场角方向上椭圆率为0.45以上的椭圆偏振光。而且，能够使主视场角方向的椭圆率分布变化缓慢。这样，能够使在主视场角方向上入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光的偏振状态，与比较例1相比，能够有效光学补偿主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图11和图12分别是根据比较例1和第一实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。在该特性图中，中心相当于液晶显示面板的法线方向，0度方位相当于X轴上的正(+)方向，180度方位相当于X轴上的负(-)方向，90度方位相当于Y轴上的正(+)方向(图象上侧：反主视场角方向)，270度方位相当于Y轴上的负(-)方向(图象下侧，主视场角方向)。而且，以法线方向为中心的同心圆是相对于法线的倾斜角度，分别相对于20度、40度、60度和80度。该特性图是通过连接在各个方向上获得相同对比度的角度获得的。
从图11和图12可以看出，第一实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这如同前面参照图10所说明的一样，提高入射到液晶显示面板的椭圆偏振光的椭圆率，能够补偿液晶层的延迟值。
而且，虽然在上述第一实施例中，相位差板52和62是单轴的1/4波长板，采用？(住友化学公司制造的和日东电工公司制造的)，但是也可以使用同样是单轴1/4波长板的？(积水化学公司制造)或者安络血制剂(住友化学公司制造的和日东电工公司制造的)，不是特别限制的。而且，如果是PC(日东电工公司制造的)等二轴相位差板，也能够进一步改善主视场角方向的亮度下降。此时，最好采用Nz系数为0至0.7的二轴相位差板。而且，相位差板面内互相垂直方向的折射率分别nx和ny，相位差板法线方向的折射率为nz时，Nz系数是以如下方式定义的数值，即Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)。
这样，根据第一实施例，分别在阵列基板和反向基板上设计的偏振光控制元件由一个偏光板和一个相位差板构成，能够减少相位差板的数量，能够使各个偏振光控制元件的厚度变薄，而且能够使整个装置薄型化，进一步可以降低成本。
而且，即使在采用相位差板数量减少的偏振光控制元件情况下，也能够把偏光板的吸收轴和相位差板的延迟轴设定成对于液晶分子的导向耦极子成最适当的角度，能够实现良好的光学特性。特别是在透射显示中，能够扩大主视场角方向的视场角，能够改善对比度对视场角的依赖性。
实施例2
下面，说明第二实施例。在上述半反射半透射型液晶显示装置中，第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2至少一方构成为包括使液晶分子混杂定向的液晶过滤器也可以。其中，从改善透射显示中对比度对视场角的依赖性观点出发，为了使刚好在入射到液晶显示面板LPN之前椭圆偏振光的偏振状态最适当，希望至少第一偏振光控制元件POL1包括液晶过滤器。
即，根据第二实施例的半反射半透射型液晶显示装置中，如图13所示，在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧设计的第一偏振光控制元件POL1由一个第一偏光板51、一个第一相位差板(单轴1/4波长板)52、具有视场角扩大功能的2个液晶过滤器53A和53B构成。而且，液晶显示面板LPN的反向基板上设计的第二偏振光控制元件POL2由一个第二偏光板61、一个第二相位差板(单轴1/4波长板)62构成。这里采用的液晶过滤器53A和53B是使具有正或者负折射率各方异性的液晶分子混杂定向的元件，采用WV过滤器(富士摄影公司制造)。
而且，在液晶显示面板LPN中，构成液晶层的液晶组成物以及透射部和反射部之间的间隙如前所述。
在第二实施例中，使第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2最适当，偏光板的吸收轴与相位差板的延迟轴所成锐角设定在25度以上70度以下范围内。即，如图14所示，所成角度A为0度，所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的延迟轴62D所成锐角θ2为36度。而且，所成角度C为98度，所成角度D为150.5度。因此，第一偏光板51的吸收轴51T与第一相位差板52的延迟轴52D所成锐角θ1为52.5度。
而且，使第一偏振光控制元件POL1最适当，使液晶过滤器的相位延迟轴与液晶分子的导向耦极子所成锐角为45度，而且，第一液晶过滤器53A和第二液晶过滤器53B的各个相位延迟轴所成角度设定为90度。通过这样设定，正面的光学特性不变劣，能够扩大视场角。即，设置在液晶显示面板LPN一侧的第一液晶过滤器53A的相位延迟轴与X轴之间成角度为225度。而且，设置在第一相位差板52一侧的第二液晶过滤器53B的相位延迟轴与X轴之间成角度为315度。而且，第一相位差板52对于波长550nm光的延迟值(R值)为150nm。而且，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R值)为145nm。所成的这些角度A至D及各个液晶过滤器与X轴之间所成角度，以及第一相位差板和第二相位差板的延迟值只是一个例子，不只限于如图14所示的值。
在根据这样的第二实施例的液晶显示装置中，测定从正面即液晶显示面板的法线方向观察情况下的光学特性，与上述第一实施例一样，能够获得如图8所示的良好结果。
图15示出根据第二实施例的液晶显示装置的主视场角方向和反视场角方向椭圆率分布的模拟结果图。比较图9和图15可以看出，在第二实施例中，能够增大主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，能够在整个主视场角方向上形成椭圆率为0.45以上的椭圆偏振光。而且，能够使反视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率减小。这样的椭圆率分布与图5所示的理想分布极其近似。
即，形成为从液晶显示面板的主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率比从反主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大的椭圆率分布。而且，这样的椭圆率分布是主视场角方向与反主视场角方向非对称的。而且，这样的椭圆率分布中，椭圆率在主视场角方向上具有最大值。
这样，能够使主视场角方向入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光的偏振状态，而且从反主视场角方向入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似线偏振光的偏振状态。与比较例1相比，能够有效光学补偿主视场角方向和反主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图16是根据第二实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。从图11和图16可以看出，第二实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这如同前面参照图15所说明的一样，提高入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光的椭圆率，设定为主视场角方向上的椭圆率具有最大值。
而且，上述第二实施例中也同样，虽然相位差板52和62是单轴的1/4波长板，采用？，但是也可以使用同样是单轴1/4波长板的？或者安络血制剂，不是特别限制的。而且，如果是PC等二轴相位差板，也能够进一步改善主视场角方向的亮度下降。此时，最好采用Nz系数在0至0.7的二轴相位差板。而且，虽然采用WV过滤器，作为具有视场角扩大功能的液晶过滤器，但是并不限于此，也可以采用具有同样功能的其他元件。
这样，根据第二实施例，在反向基板上设计的偏振光控制元件由一个偏光板和一个相位差板构成，在阵列基板上设计的偏振光控制元件由一个偏光板、一个相位差板和比较薄的便宜的液晶过滤器构成，能够减少相位差板的数量，能够使各个偏振光控制元件的厚度变薄，而且能够使整个装置薄型化，而且可以降低成本。
而且，即使在采用相位差板数量减少的偏振光控制元件情况下，也能够把偏光板的吸收轴和相位差板的相位延迟轴设定成对于液晶分子的导向耦极子成最适当的角度，而且通过采用具有视场角扩大功能的液晶过滤器，把液晶过滤器的相位延迟轴设定为最适当的角度，能够实现良好的光学特性。特别是在透射显示中，能够扩大主视场角方向反主视场角方向的视场角，能够改善对比度对视场角的依赖性。
实施例3
下面，说明第三实施例。在上述半反射半透射型液晶显示装置中，第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2至少一方构成为包括二轴相位差板也可以。其中，从改善透射显示中对比度对视场角的依赖性观点出发，为了使刚好在入射到液晶显示面板LPN之前椭圆偏振光的偏振状态最适当，希望至少第一偏振光控制元件POL1包括二轴相位差板。
即，根据第三实施例的半反射半透射型液晶显示装置中，如图17所示，在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧设计的第一偏振光控制元件POL1由一个第一偏光板51、具有扩大视场角功能的一个第一相位差板(二轴1/4波长板)52、具有视场角扩大功能的1个液晶过滤器53构成。而且，液晶显示面板LPN的反向基板上设计的第二偏振光控制元件POL2由一个第二偏光板61、一个第二相位差板(单轴1/4波长板)62构成。
该第三实施例中采用的第一相位差板52是PC过滤器(Nz系数＝0.2)，是二轴相位差板。而且第二相位差板62是？，作为单轴相位差板。而且，液晶过滤器53与第二实施例中的相同，是WV过滤器。
而且，在液晶显示面板LPN中，构成液晶层的液晶组成物以及透射部和反射部之间的间隙如前所述。
在第三实施例中，使第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2最适当，偏光板的吸收轴与相位差板的相位延迟轴所成锐角设定在25度以上70度以下范围内。即，如图18所示，所成角度A为0度，所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的相位延迟轴62D所成锐角θ2为36度。而且，所成角度C为100度，所成角度D为154度。因此，第一偏光板51的吸收轴51T与第一相位差板52的相位延迟轴52D所成锐角θ1为54度。
而且，使第一偏振光控制元件POL1最适当，使液晶过滤器的相位延迟轴与X轴所成锐角设定在20度以上30度以下范围内。即，液晶过滤器53的相位延迟轴与X轴所成角度是337度。而且第一相位差板52对于波长550nm光的延迟值(R值)为195nm。而且，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R值)为145nm。所成的这些角度A至D及液晶过滤器与X轴之间所成角度，以及第一相位差板和第二相位差板的延迟值只是一个例子，不只限于如图18所示的值。
在根据这样的第三实施例的液晶显示装置中，测定从正面即液晶显示面板的法线方向观察情况下的光学特性，与上述第一实施例一样，能够获得如图8所示的良好结果。
图19是根据第三实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。从图11和图19可以看出，第三实施例中确实改善了图象的视场角依赖性。
而且，上述第三实施例中，为了使视场角分布最适当，使液晶单元的摩擦方向旋转+30度(使图3中的液晶分子的导向耦极子40D旋转+30度)，位于300度方向上，同时使第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2旋转+30度。
图20示出在第三实施例中使视场角分布最适当的液晶显示装置的主视场角方向和反主视场角方向椭圆率分布的模拟结果图。比较图9和图20可以看出，在第三实施例中，能够增大主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，能够形成在整个主视场角方向上椭圆率为0.45以上的椭圆偏振光。而且，能够抑制反视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，使之较小。
即，形成为从液晶显示面板的主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大概比从反主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大的椭圆率分布。而且，这样的椭圆率分布是主视场角方向与反主视场角方向非对称的。而且，这样的椭圆率分布中，椭圆率在主视场角方向上具有最大值。
这样，能够使主视场角方向入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光的偏振状态，而且从反主视场角方向入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似线偏振光的偏振状态。与比较例1相比，能够有效光学补偿主视场角方向和反主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图21是第三实施例中使视场角分布最适当的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。比较图11和图21可以看出，第三实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这如同前面参照图20所说明的一样，提高入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光的椭圆率，设定为主视场角方向上的椭圆率具有最大值。
而且，第三实施例中也同样，相位差板52和62以及液晶过滤器53不限于上述例子，可以使用具有相同功能的其他元件。
这样，根据第三实施例，在反向基板上设计的偏振光控制元件由一个偏光板和一个相位差板构成，在阵列基板上设计的偏振光控制元件由一个偏光板、一个二轴相位差板和比较薄的便宜的液晶过滤器构成，能够减少相位差板的数量，能够使各个偏振光控制元件的厚度变薄，而且能够使整个装置薄型化，进一步可以降低成本。
而且，即使在采用相位差板数量减少的偏振光控制元件情况下，也能够把偏光板的吸收轴和相位差板的相位延迟轴设定成对于液晶分子的导向耦极子成最适当的角度，而且通过采用具有视场角扩大功能的二轴相位差板和液晶过滤器，把液晶过滤器的相位延迟轴设定为最适当的角度，能够实现良好的光学特性。特别是在透射显示中，能够扩大主视场角方向和反主视场角方向的视场角，能够改善对比度对视场角的依赖性。
第四实施例
下面，说明第四实施例。在上述半反射半透射型液晶显示装置中，第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2至少一方构成为包括使液晶分子混杂定向的液晶过滤器也可以。其中，从改善透射显示中对比度对视场角的依赖性观点出发，为了使刚好在入射到液晶显示面板LPN之前椭圆偏振光的椭圆率最适当，希望至少第一偏振光控制元件POL1包括液晶过滤器。
即，根据第四实施例的半反射半透射型液晶显示装置中，如图22所示，在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧设计的第一偏振光控制元件POL1由一个第一偏光板51、一个第一相位差板(单轴1/4波长板)52、具有视场角扩大功能的1个液晶过滤器54构成。而且，在液晶显示面板LPN的反向基板上设计的第二偏振光控制元件POL2由一个第二偏光板61、一个第二相位差板(单轴1/4波长板)62构成。这里采用的液晶过滤器54使具有正单轴的？液晶分子混杂定向为如下形式，即液晶显示面板LPN一侧的倾斜角大，而且第一相位差板52一侧的倾斜角小，整体不扭转，采用NR过滤器(新日本石油公司制造)。
而且，在液晶显示面板LPN中，构成液晶层的液晶组成物以及透射部和反射部之间的间隙如前所述。
在第四实施例中，使第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2最适当，偏光板的吸收轴与相位差板的相位延迟轴所成锐角设定在25度以上70度以下范围内。即，如图23所示，所成角度A为0度，所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的相位延迟轴62D所成锐角θ2为36度。而且，所成角度C为98度，所成角度D为165.5度。因此，第一偏光板51的吸收轴51T与第一相位差板52的相位延迟轴52D所成锐角θ1为67.5度。
而且，使第一偏振光控制元件POL1最适当，使液晶过滤器的延迟轴与X轴所成锐角设定在20度以上70度以下范围内。即，液晶过滤器54的相位延迟轴与X轴所成角度是148度。而且第一相位差板52对于波长550nm光的延迟值(R值)为65nm。而且，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R值)为145nm。所成的这些角度A至D及液晶过滤器与X轴之间所成角度，以及第一相位差板和第二相位差板的延迟值只是一个例子，不只限于如图23所示的值。
在根据这样的第四实施例的液晶显示装置中，测定从正面即液晶显示面板的法线方向观察情况下的光学特性，与上述第一实施例一样，能够获得如图8所示的良好结果。
图24是根据第四实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。比较图11和图24可以看出，第四实施例中确实改善了图象的视场角依赖性。
而且，上述第四实施例中，为了使视场角分布最适当，使液晶单元的摩擦方向旋转+30度(使图3中的液晶分子的导向耦极子40D旋转+30度)，位于300度方向上，同时使第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2旋转+30度。
图25示出在第四实施例中使视场角分布最适当的液晶显示装置的主视场角方向和反视场角方向椭圆率分布的模拟结果图。比较图9和图25可以看出，在第四实施例中，能够增大主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，而且，能够抑制反主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，使之较小。这样的椭圆率分布与图5所示的理想分布极其近似。
即，形成为从液晶显示面板的主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大概比从反主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大的椭圆率分布，而且，这样的椭圆率分布是主视场角方向与反主视场角方向非对称的。而且，这样的椭圆率分布中，椭圆率在主视场角方向上具有最大值。
这样，能够使主视场角方向入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光的偏振状态，而且从反主视场角方向入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似线偏振光的偏振状态。与比较例1相比，能够有效光学补偿主视场角方向和反主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图26根据第四实施例中使视场角分布最适当的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。从图11和图26可以看出，第四实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这如同前面参照图25所说明的一样，提高入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光的椭圆率，设定为主视场角方向上的椭圆率具有最大值。
而且，第四实施例中也同样，相位差板52和62以及液晶过滤器54不限于上述例子，可以使用具有相同功能的其他元件。
这样，根据第四实施例，在反向基板上设计的偏振光控制元件由一个偏光板和一个相位差板构成，在阵列基板上设计的偏振光控制元件由一个偏光板、一个相位差板、一个液晶过滤器构成，能够减少相位差板的数量，能够使各个偏振光控制元件的厚度变薄，而且能够使整个装置薄型化，进一步可以降低成本。
而且，即使在采用相位差板数量减少的偏振光控制元件情况下，也能够把偏光板的吸收轴和相位差板的相位延迟轴设定成对于液晶分子的导向耦极子成最适当的角度，而且通过采用具有视场角扩大功能的液晶过滤器，把液晶过滤器的相位延迟轴设定为最适当的角度，能够实现良好的光学特性。特别是在透射显示中，能够扩大主视场角方向和反主视场角方向的视场角，能够改善对比度对视场角的依赖性。
而且，在第四实施例中，虽然第一偏振光控制元件POL1同时使用单轴相位差板(单轴1/4波长板)52和液晶过滤器(NR过滤器)54，但是不使用相位差板52也可以。此时，必须再次使第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2的其他结构最适当。
例如，如图27所示，所成角度A为0度，所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的相位延迟轴62D所成锐角θ2为36度。而且，所成角度C为95度。而且，液晶过滤器54的相位延迟轴与X轴之间所成角度为148度。而且，液晶过滤器54对于波长550nm光的延迟值(R值)为150nm，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R值)为145m。
通过这样设定，能够在透射部实现与图24和图26相同的对比度视场角分布。
第五实施例
下面说明第五实施例。虽然在上述第一至第四实施例中，目的是改善光学特性和实现薄型化及降低成本，但是在主要着眼于改善光学特性情况下，构成为图28所示结构也可以。
即，在根据所述第五实施例的半反射半透射型液晶显示装置中，在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧设计的第一偏振光控制元件POL1由一个偏光板51、一个1/2波长板(相位差板)55、具有视场角扩大功能的1个液晶过滤器54构成。而且，液晶显示面板LPN的反向基板上设计的第二偏振光控制元件POL2由一个偏光板61、一个1/2波长板(相位差板)63和一个1/4波长板(相位差板)62构成。
图29示出在根据第五实施例的液晶显示装置的主视场角方向和反主视场角方向椭圆率分布的模拟结果图。比较图9和图29可以看出，在第五实施例中，能够增大主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，能够在整个主视场角方向上形成椭圆率在0.45以上的椭圆偏振光。而且，能够抑制反视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，使之较小。这样的椭圆率分布与图5所示的理想分布极其近似。
即，形成为从液晶显示面板的主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大概比从反主视场角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大的椭圆率分布。而且，这样的椭圆率分布是主视场角方向与反主视场角方向非对称的。而且，这样的椭圆率分布中，椭圆率在主视场角方向上具有最大值。
这样，能够使主视场角方向入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光的偏振状态，而且从反主视场角方向入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似线偏振光的偏振状态。与比较例1相比，能够有效光学补偿主视场角方向和反主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图30是根据第五实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。比较图11和图30可以看出，第五实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这样使在刚好入射到液晶显示面板之前的椭圆偏振光的偏振状态(椭圆率)对于上下视场角最适当，能够显著改善透射部中对比度对视场角的依赖性。
第六实施例
根据第六实施例的半反射半透射型液晶显示装置中，与第一实施例相同，如图6所示，设计在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧的第一偏振光控制元件POL1由一个第一偏光板51、一个第一相位差板52构成。而且，设计在液晶显示面板LPN的反向基板一侧的第二偏振光控制元件POL2由一个第二偏光板61、一个第二相位差板62构成。所述第一相位差板52和第二相位差板62是单轴1/4波长板，采用？。
而且，在第六实施例中，液晶组成物采用MJ012166(迈路克公司制造，Δn＝0.06)，液晶分子40的扭转角为0度(同向定向)。而且，在第六实施例中，设定反射部PR的间隙大约为2.8μm，透射部PT的间隙大约为5.1μm。
在所述第六实施例6中也同样，液晶分子40的导向耦极子40D为Y轴。如图31所示，第二偏光板61的吸收轴61T与X轴所成角度A为1度。第二相位差板62的相位延迟轴62D与X轴所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的相位延迟轴62D所成锐角θ2为35度。第一偏光板51的吸收轴51T与X轴所成角度C为93.5度。第一相位差板52的相位延迟轴52D与X轴所成角度D为146.5度。因此，第一偏光板51的吸收轴51T与第一相位差板52的相位延迟轴52D所成锐角θ1为53度。而且，第一相位差板52对于波长550nm光的延迟值(R)为145nm。而且，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R)为145nm。而且，所成的这些角度A至D及第一相位差板52和第二相位差板62的延迟值不只限于如图31所示的值。
根据第六实施例，如上所述使之最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2控制通过它们的光的偏振状态，能够形成入射到液晶层LQ的椭圆偏振光。而且，能够使入射到液晶层LQ的椭圆偏振光的偏振状态对于波长550nm的光的椭圆率在0.5以上0.85以下。而且，根据所述第六实施例，能够使入射到液晶层LQ的450nm至650nm波长范围的光的椭圆率大致一致，可以把椭圆率最大值与最小值之间的差设定在0.1水平。
分别比较具有特性最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2的液晶显示装置(实施例6)和具有包括两种相位差板(1/2波长板和1/4波长板)的偏振光控制元件的液晶显示装置(比较例2)的光学特性。而且，这里的比较例2和第六实施例都具有包括同向定向液晶分子的液晶层，显示模式构成为标准白光半反射半透射型液晶显示装置。
如图32所示，比较例2构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.07。第六实施例构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.1。
所述比较例2中，由于反射部产生的反射率为8.30％，与此相对应，在第六实施例中获得大致与比较例2相同的反射率，为8.30％。而且，比较例2中，由于反射部产生的对比度是13，与此相对应，在第六实施例中，对比度在允许范围，为12。而且，比较例2中，利用反射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.317，0.343)，与此相反，在第六实施例中，白色的色调在色度坐标中为(x，y)＝(0.321，0.344)，能够实现与比较例2大致相同的白色色调。
而且，在比较例2中，通过透射部的透过率为4.20％，与此相对应，在第六实施例中，获得大致与比较例2相同的透过率，为4.20％。而且，比较例2中，透射部产生的对比度是60，与此相对应，在第六实施例中，对比度比比较例2高，为70。而且，比较例2中，利用透射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.289，0.327)，与此相对应，在第六实施例中，白色的色调在色度坐标中(x，y)＝(0.295，0.330)，能够实现与比较例2大致相同的白色色调。
这样，在第六实施例中也能够获得与第一实施例相同的效果。
而且，对第六实施例，评价透射部的光学特性，特别是透射部中对比度对视场角的依赖性。图33示出根据实施例6的液晶显示装置的主视场角方向和反视场角方向椭圆率分布的模拟结果图。
如图33所示，在第六实施例中，特别是能够增大图象的下侧即主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，能够形成在整个主视场角方向上椭圆率为0.45以上的椭圆偏振光的偏振状态。而且，能够使主视场角方向的椭圆率分布变化缓慢。这样，能够使在主视场角方向上入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光，能够有效光学补偿主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图34是根据第六实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。从图34可以看出，第六实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这样，提高入射到液晶显示面板的椭圆偏振光的椭圆率，能够补偿液晶层的延迟值。
根据如上所述第六实施例，在透射显示中，能够扩大主视场角方向的视场角，能够改善对比度对视场角的依赖性。
第七实施例
根据第七实施例的半反射半透射型液晶显示装置中，与第一实施例相同，如图6所示，设计在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧的第一偏振光控制元件POL1由一个第一偏光板51、一个第一相位差板52构成。而且，设计在液晶显示面板LPN的反向基板一侧的第二偏振光控制元件POL2由一个第二偏光板61、一个第二相位差板62构成。所述第一相位差板52和第二相位差板62是单轴1/4波长板，采用？。
而且，在第七实施例中，液晶组成物采用MJ981549(迈路克公司制造，Δn＝0.065)，液晶分子40的扭转角为0度(同向定向)。而且，在第七实施例中，设定反射部PR的间隙大约为2.6μm，透射部PT的间隙大约为4.8μm。
在所述第七实施例中也同样，液晶分子40的导向耦极子40D为Y轴。如图35所示，第二偏光板61的吸收轴61T与X轴所成角度A为1度。第二相位差板62的相位延迟轴62D与X轴所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的相位延迟轴62D所成锐角θ2为35度。第一偏光板51的吸收轴51T与X轴所成角度C为91.5度。第一相位差板52的相位延迟轴52D与X轴所成角度D为145度。因此，第一偏光板51的吸收轴51T与第一相位差板52的相位延迟轴52D所成锐角θ1为53.5度。而且，第一相位差板52对于波长550nm光的延迟值(R)为145nm。而且，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R)为145nm。而且所成的这些角度A至D及第一相位差板52和第二相位差板62的延迟值不只限于如图35所示的值。
根据第七实施例，如上所述使之最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2控制通过它们的光的偏振状态，能够形成入射到液晶层LQ的椭圆偏振光。而且，能够使入射到液晶层LQ的偏振状态为椭圆偏振光且波长为550nm的光的椭圆率在0.5以上0.85以下。而且，根据所述第七实施例，能够使入射到液晶层LQ的450nm至650nm波长范围的光的椭圆率大致一致，可以把椭圆率最大值与最小值之间的差设定在0.1水平。
分别比较具有特性最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2的液晶显示装置(实施例7)和具有包括两种相位差板(1/2波长板和1/4波长板)的偏振光控制元件的液晶显示装置(比较例3)的光学特性。而且，这里的比较例3和第七实施例都具有包括同向定向液晶分子的液晶层，显示模式构成为标准白光半反射半透射型液晶显示装置。
如图36所示，比较例3构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.07。第七实施例构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.1。
所述比较例3中，利用反射部的反射率为7.50％，与此相对应，在第七实施例中获得大致与比较例3相同的反射率，为7.60％。而且，比较例3和第七实施例中，由于反射部产生的对比度是23。而且，比较例3中，利用反射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.327，0.361)，与此相对应，在第七实施例中，白色的色调在色度坐标中为(x，y)＝(0.322，0.355)，能够实现与比较例3大致相同的白色色调。
而且，在比较例3和第七实施例中，通过透射部的透过率为4.20％。而且，比较例3中，透射部产生的对比度是125，与此相对应，在第七实施例中，对比度比比较例3高，为188。而且，比较例3中，利用透射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.303，0.328)，与此相对应，在第七实施例中，白色的色调在色度坐标中(x，y)＝(0.304，0.327)，能够实现与比较例3大致相同的白色色调。
这样，在第七实施例中也能够获得与第一实施例相同的效果。
而且，对第七实施例，评价透射部的光学特性，特别是透射部中对比度对视场角的依赖性。图37示出根据实施例7的液晶显示装置的主视场角方向和反视场角方向椭圆率分布的模拟结果图。
如图37所示，在第七实施例中，特别是能够增大图象的下侧即主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，能够形成在整个主视场角方向上椭圆率为0.45以上的椭圆偏振光。而且，能够使主视场角方向的椭圆率分布变化缓慢。这样，能够使在主视场角方向上入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光的偏振状态，能够有效光学补偿主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图38是根据第七实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。从图38可以看出，第七实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这样，提高入射到液晶显示面板的椭圆偏振光的椭圆率，能够补偿液晶层的延迟值。
根据如上所述第七实施例，在透射显示中，能够扩大主视场角方向的视场角，能够改善对比度对视场角的依赖性。
第八实施例
根据第八实施例的半反射半透射型液晶显示装置中，与第一实施例相同，如图6所示，设计在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧的第一偏振光控制元件POL1由一个第一偏光板51、一个第一相位差板52构成。而且，设计在液晶显示面板LPN的反向基板一侧的第二偏振光控制元件POL2由一个第二偏光板61、一个第二相位差板62构成。所述第一相位差板52和第二相位差板62是单轴1/4波长板，采用？。
而且，在第八实施例中，液晶组成物采用MJ032591(迈路克公司制造，Δn＝0.07)，液晶分子40的扭转角为0度(同向定向)。而且，在第八实施例中，设定反射部PR的间隙大约为2.4μm，透射部PT的间隙大约为4.6μm。
在所述第八实施例中也同样，液晶分子40的导向耦极子40D为Y轴。如图39所示，第二偏光板61的吸收轴61T与X轴所成角度A为1度。第二相位差板62的相位延迟轴62D与X轴所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的相位延迟轴62D所成锐角θ2为35度。第一偏光板51的吸收轴51T与X轴所成角度C为89度。第一相位差板52的相位延迟轴52D与X轴所成角度D为144度。因此，第一偏光板51的吸收轴51T与第一相位差板52的相位延迟轴52D所成锐角θ1为55度。而且，第一相位差板52对于波长550nm光的延迟值(R)为145nm。而且，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R)为145nm。而且所成的这些角度A至D及第一相位差板52和第二相位差板62的延迟值不只限于如图39所示的值。
根据第八实施例，如上所述使之最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2控制通过它们的光的偏振状态，能够形成入射到液晶层LQ的椭圆偏振光。而且，能够使入射到液晶层LQ的偏振状态为椭圆偏振光且波长为550nm的光的椭圆率在0.5以上0.85以下。而且，根据所述第八实施例，能够使入射到液晶层LQ的450nm至650nm波长范围的光的椭圆率大致一致，可以把椭圆率最大值与最小值之间的差设定在0.1水平。
分别比较具有特性最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2的液晶显示装置(实施例8)和具有包括两种相位差板(1/2波长板和1/4波长板)的偏振光控制元件的液晶显示装置(比较例4)的光学特性。而且，这里的比较例4和第八实施例都具有包括同向定向液晶分子的液晶层，显示模式构成为标准白光半反射半透射型液晶显示装置。
如图40所示，比较例4构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.07。第八实施例构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.1。
所述比较例4和第八实施例中，利用反射部的反射率为9.70％。而且，比较例4中，由于反射部产生的对比度是15，与此相对应，在第八实施例中，由于反射部产生的对比度为12。而且，比较例4中，利用反射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.299，0.317)，与此相对应，在第八实施例中，白色的色调在色度坐标中为(x，y)＝(0.301，0.3 19)，能够实现与比较例4大致相同的白色色调。
而且，在比较例4和第八实施例中，通过透射部的透过率为5.20％。而且，比较例4和第八实施例中，透射部产生的对比度是120。而且，比较例4中，利用透射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.319，0.338)，与此相对应，在第八实施例中，白色的色调在色度坐标中(x，y)＝(0.320，0.338)，能够实现与比较例4大致相同的白色色调。
这样，在第八实施例中也能够获得与第一实施例相同的效果。
而且，对第八实施例，评价透射部的光学特性，特别是透射部中对比度对视场角的依赖性。图41示出根据实施例8的液晶显示装置的主视场角方向和反视场角方向椭圆率分布的模拟结果图。
如图41所示，在第八实施例中，特别是能够增大图象的下侧即主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，能够形成在整个主视场角方向上椭圆率为0.45以上的椭圆偏振光。而且，能够使主视场角方向的椭圆率分布变化缓慢。这样，能够使在主视场角方向上入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光的偏振状态，能够有效光学补偿主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图42是根据第八实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。从图42可以看出，第八实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这样，提高入射到液晶显示面板的椭圆偏振光的椭圆率，能够补偿液晶层的延迟值。
根据如上所述第八实施例，在透射显示中，能够扩大主视场角方向的视场角，能够改善对比度对视场角的依赖性。
第九实施例
根据第九实施例的半反射半透射型液晶显示装置中，与第一实施例相同，如图6所示，设计在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧的第一偏振光控制元件POL1由一个第一偏光板51、一个第一相位差板52构成。而且，设计在液晶显示面板LPN的反向基板一侧的第二偏振光控制元件POL2由一个第二偏光板61、一个第二相位差板62构成。所述第一相位差板52是单轴1/4波长板，采用NEZ(日东电工公司制造)。而且，第二相位差板62是单轴1/4波长板，采用？。
而且，在第九实施例中，液晶组成物采用MJ012166(迈路克公司制造，Δn＝0.06)，液晶分子40的扭转角为0度(同向定向)。而且，在第九实施例中，设定反射部PR的间隙大约为2.8μm，透射部PT的间隙大约为5.1μm。
在所述第九实施例中也同样，液晶分子40的导向耦极子40D为Y轴。如图43所示，第二偏光板61的吸收轴61T与X轴所成角度A为1度。第二相位差板62的相位延迟轴62D与X轴所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的相位延迟轴62D所成锐角θ2为35度。第一偏光板51的吸收轴51T与X轴所成角度C为92.5度。第一相位差板52的相位延迟轴52D与X轴所成角度D为145.5度。因此，第一偏光板51的吸收轴51T与第一相位差板52的相位延迟轴52D所成锐角θ1为53度。而且，第一相位差板52对于波长550nm光的延迟值(R)为135nm，Nz系数为0.1。而且，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R)为145nm。而且所成的这些角度A至D及第一相位差板52和第二相位差板62的延迟值不只限于如图43所示的值。
根据第九实施例，如上所述使之最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2控制通过它们的光的偏振状态，能够形成入射到液晶层LQ的椭圆偏振光。而且，能够使入射到液晶层LQ的偏振状态为椭圆偏振光且波长550nm的光的椭圆率在0.5以上0.85以下。而且，根据所述第九实施例，能够使入射到液晶层LQ的450nm至650nm波长范围的光的椭圆率大致一致，可以把椭圆率最大值与最小值之间的差设定在0.1水平。
分别比较具有特性最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2的液晶显示装置(实施例9)和具有包括两种相位差板(1/2波长板和1/4波长板)的偏振光控制元件的液晶显示装置(比较例5)的光学特性。而且，这里的比较例5和第九实施例都具有包括同向定向液晶分子的液晶层，显示模式构成为标准白光半反射半透射型液晶显示装置。
如图44所示，比较例5构成为对于550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.07。第九实施例构成为对于550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.1。
所述比较例5和第九实施例中，利用反射部的反射率为8.30％。而且，比较例5中，由于反射部产生的对比度是13，与此相对应，在第九实施例中，由于反射部产生的对比度是12。而且，比较例5中，利用反射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.317，0.343)，与此相对应，在第九实施例中，白色的色调在色度坐标中为(x，y)＝(0.321，0.344)，能够实现与比较例5大致相同的白色色调。
而且，在比较例5和第九实施例中，通过透射部的透过率为4.20％。而且，比较例5中，透射部产生的对比度是60，与此相对应，在第九实施例中，透射部产生的对比度为65。而且，比较例5中，利用透射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.289，0.327)，与此相对应，在第九实施例中，白色的色调在色度坐标中(x，y)＝(0.295，0.330)，能够实现与比较例5大致相同的白色色调。
这样，在第九实施例中也能够获得与第一实施例相同的效果。
而且，对第九实施例，评价透射部的光学特性，特别是透射部中对比度对视场角的依赖性。图45示出根据实施例9的液晶显示装置的主视场角方向和反主视场角方向椭圆率分布的模拟结果图。
如图45所示，在第九实施例中，特别是能够增大图象的下侧即主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，能够形成在整个主视场角方向上椭圆率为0.45以上的椭圆偏振光。而且，能够使主视场角方向的椭圆率分布变化缓慢。这样，能够使在主视场角方向上入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光的偏振状态，能够有效光学补偿主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图46是根据第九实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。从图46可以看出，第九实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这样，提高入射到液晶显示面板的椭圆偏振光的椭圆率，能够补偿液晶层的延迟值。
根据如上所述第九实施例，在透射显示中，能够扩大主视场角方向的视场角，能够改善对比度对视场角的依赖性。
第十实施例
根据第十实施例的半反射半透射型液晶显示装置中。如图47所示，设计在液晶显示面板LPN的阵列基板一侧的第一偏振光控制元件POL1由一个第一偏光板51、一个补偿板56和一个液晶过滤器54构成。而且，设计在液晶显示面板LPN的反向基板一侧的第二偏振光控制元件POL2由一个第二偏光板61、一个第二相位差板62构成。液晶过滤器54是单轴1/4波长板，采用前面在第四实施例中说明的NR过滤器。补偿板56是单轴1/2波长板，采用？。而且，第二相位差板62是单轴1/4波长板，采用？。
而且，在第十实施例中，液晶组成物采用MJ012166(迈路克公司制造，Δn＝0.06)，液晶分子40的扭转角为0度(同向定向)。而且，在第十实施例中，设定反射部PR的间隙大约为2.8μm，透射部PT的间隙大约为5.1μm。
在所述第十实施例也同样，液晶分子40的导向耦极子40D为Y轴。如图48所示，第二偏光板61的吸收轴61T与X轴所成角度A为1度。第二相位差板62的相位延迟轴62D与X轴所成角度B为36度。因此，第二偏光板61的吸收轴61T与第二相位差板62的相位延迟轴62D所成锐角θ2为35度。第一偏光板51的吸收轴51T与X轴所成角度C为132度。液晶过滤器54的相位延迟轴52D与X轴所成角度D为60度。因此，第一偏光板51的吸收轴51T与液晶过滤器54的相位延迟轴52D所成锐角θ1为72度。而且，液晶过滤器54对于波长550nm光的延迟值(R)为120nm。而且，第二相位差板62对于波长550nm光的延迟值(R)为145nm。而且补偿板56对于波长550nm光的延迟值(R)为270nm。而且补偿板56的相位延迟轴与X轴所成角度为167.5度。而且，所成的这些角度A至D及延迟值不只限于如图48所示的值。
根据第十实施例，如上所述使之最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2控制通过它们的光的偏振状态，能够形成入射到液晶层LQ的椭圆偏振光。而且，能够使入射到液晶层LQ的偏振状态为椭圆偏振光且波长为550nm的光的椭圆率在0.5以上0.85以下。而且，根据所述第十实施例，能够使入射到液晶层LQ的450nm至650nm波长范围的光的椭圆率大致一致，可以把椭圆率最大值与最小值之间的差设定在0.1水平。
分别比较具有特性最适当的第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2的液晶显示装置(实施例10)和具有包括两种相位差板(1/2波长板和1/4波长板)的偏振光控制元件的液晶显示装置(比较例6)的光学特性。而且，这里的比较例6和第十实施例都具有包括同向定向液晶分子的液晶层，显示模式构成为标准白光半反射半透射型液晶显示装置。
如图49所示，比较例6构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.07。第十实施例构成为对于波长550nm的光获得的椭圆率为0.67，而且对于450nm至650nm波长范围内光的椭圆率最大值和最小值之间的差为0.1。
所述比较例6和第十实施例中，利用反射部的反射率为8.30％。而且，比较例6中，由于反射部产生的对比度是13，与此相对应，在第十实施例中，由于反射部产生的对比度是12。而且，比较例6中，利用反射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.317，0.343)，与此相对应，在第十实施例中，白色的色调在色度坐标中为(x，y)＝(0.321，0.344)，能够实现与比较例6大致相同的白色色调。
而且，在比较例6和第十实施例中，通过透射部的透过率为4.20％。而且，比较例6和第十实施例中，透射部产生的对比度是60。而且，比较例6中，利用透射部显示的图象白色色调在色度坐标中(x，y)＝(0.289，0.327)，与此相对应，在第十实施例中，白色的色调在色度坐标中(x，y)＝(0.294，0.327)，能够实现与比较例6大致相同的白色色调。
这样，在第十实施例中也能够获得与第一实施例相同的效果。
而且，对第十实施例，评价透射部的光学特性，特别是透射部中对比度对视场角的依赖性。图50示出根据实施例10的液晶显示装置的主视场角方向和反主视场角方向椭圆率分布的模拟结果图。
如图50所示，在第十实施例中，特别是能够增大图象的下侧即主视场角方向上椭圆偏振光的椭圆率，能够形成在整个主视场角方向上椭圆率为0.45以上的椭圆偏振光。而且，能够使主视场角方向的椭圆率分布变化缓慢。这样，能够使在主视场角方向上入射到液晶显示面板LPN的椭圆偏振光变成近似圆偏振光的偏振状态，能够有效光学补偿主视场角方向上的液晶层的延迟值。
图51是根据第十实施例的液晶显示装置的透射部中对比度与视场角的依赖关系的模拟特性图。从图51可以看出，第十实施例中改善了图象上下方向上的视场角依赖性，特别是能够确实改善主视场角方向的对比度下降。这样，提高入射到液晶显示面板的椭圆偏振光的椭圆率，能够补偿液晶层的延迟值。
根据如上所述第十实施例，在透射显示中，能够扩大主视场角方向的视场角，能够改善对比度对视场角的依赖性。
而且，本发明不限于上述各个实施例本身，在实施过程中可以不超出其构思范围内对构成元件进行各种变形，具体实施。而且，通过上述实施例中公开的多个构成元件的适当组合可以形成各种发明。例如，在实施例中公开的全部元件中去掉几个元件也可以。而且，不同实施例的构成元件进行适当组合也可以。
而且，在上述各个实施例中，液晶层LQ由包括倾斜角为0度的同向定向的液晶分子40的液晶组成物构成，但是本发明不受液晶分子40的倾斜角的限制。例如，液晶层LQ由包括倾斜角为45度倾斜定向液晶分子的液晶组成物构成也可以。这样构成也能够获得与上述各个实施例相同的效果。
而且，第一偏振光控制元件POL1和第二偏振光控制元件POL2分别通过把高分子过滤器制成的相位差板帖在偏光板上构成也可以，构成为在偏光板上设置液晶过滤器也可以。具有液晶过滤器的偏振光控制元件可以通过把液晶组成物(例如含有？液晶的液晶组成物)镀在偏光板上之后进行硬化处理形成。此时，液晶过滤器的厚度设定为获得所希望的延迟值。适用具有这样的液晶过滤器的偏振光控制元件情况下，最好使液晶过滤器中含有的液晶分子的导向耦极子与如上所述的相位延迟轴一致。
而且，虽然以开关元件W由N通道薄膜晶体管构成为例进行了说明，但是也可以是能够产生同样的各种驱动信号的其他结构。
如上所述，根据本发明能够提供一种液晶显示装置，实现薄型化和降低成本，而且光学特性良好。

Claims (15)

1、一种液晶显示装置，排列成阵列状的多个像素分别具有反射部和透射部，其特征在于，具有
保持相对设置的第一基板和第二基板之间的液晶层的液晶显示面板；
设计在所述第一基板的保持所述液晶层的面的反面上的第一偏振光控制元件；以及
设计在所述第二基板的保持所述液晶层的面的反面上的第二偏振光控制元件，
所述第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件控制通过它们的光的偏振状态，使具有椭圆偏振光偏振状态的光入射到所述液晶层中，
而且对于所述液晶显示面板沿着主视角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率比沿着反主视角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率大。
2、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
入射到所述液晶显示面板的椭圆偏振光的椭圆率分布以所述液晶显示面板的法线方向为基准，主视场角方向和反主视场角方向不对称。
3、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
入射到所述液晶显示面板的椭圆偏振光的椭圆率分布在主视场角方向上椭圆率具有最大值。
4、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一偏振光控制元件和所述第二偏振光控制元件分别由至少一个偏光板和至少一个相位差板构成。
5、根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述相位差板是对于所定波长的光在寻常光线和非寻常光线之间产生1/4波长相位差的1/4波长板。
6、根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一偏振光控制元件和所述第二偏振光控制元件中，所述偏光板的吸收轴和相位差板的相位延迟轴所成锐角角度设定在25度以上70度以下范围内。
7、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
具有从第一偏振光控制元件一侧照明所述液晶显示面板的背景光单元。
8、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
显示模式是标准白光。
9、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
至少所述第一偏振光控制元件和所述第二偏振光控制元件之一包括二轴相位差板。
10、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
至少所述第一偏振光控制元件和所述第二偏振光控制元件之一包括使液晶分子混杂定向的液晶过滤器。
11、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一偏振光控制元件由一个偏光板、对于所定波长的光在寻常光线和非寻常光线之间产生1/4波长相位差的单轴1/4波长板、使液晶分子混杂定向的液晶过滤器构成，
所述第二偏振光控制元件由一个偏光板、一个单轴1/4波长板构成。
12、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一偏振光控制元件由一个偏光板、对于所定波长的光在寻常光线和非寻常光线之间产生1/4波长相位差的二轴1/4波长板、使液晶分子混杂定向的液晶过滤器构成，
所述第二偏振光控制元件由一个偏光板、一个1/4波长板构成。
13、一种液晶显示装置，排列成阵列状的多个像素分别具有反射部和透射部，其特征在于，具有
保持相对设置的第一基板和第二基板之间的液晶层的液晶显示面板；
设计在所述第一基板的保持所述液晶层的面的反面上的第一偏振光控制元件；以及
设计在所述第二基板的保持所述液晶层的面的反面上的第二偏振光控制元件，
所述第一偏振光控制元件和第二偏振光控制元件控制通过它们的光的偏振状态，使具有椭圆偏振光偏振状态的光入射到所述液晶层中，
而且对于所述液晶显示面板沿着主视角方向入射的椭圆偏振光的椭圆率为0.45以上。
14、根据权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一偏振光控制元件和所述第二偏振光控制元件分别由一个偏光板、对于所定波长的光在寻常光线和非寻常光线之间产生1/4波长相位差的1/4波长板。
15、根据权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一偏振光控制元件和所述第二偏振光控制元件中所述偏光板的吸收轴和相位差板的相位延迟轴所成锐角角度设定在25度以上70度以下范围内。
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